CN103497128A

CN103497128A - 一种合成对称二芳基二硫醚的方法

Info

Publication number: CN103497128A
Application number: CN201310397774.8A
Authority: CN
Inventors: 于金涛; 郭欢; 易袁秋强; 姜艳; 成江
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Tongling Huize Technology Information Consulting Co.,Ltd.
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: CN103497128B

Abstract

本发明一种合成对称二芳基二硫醚的方法，涉及有机化工及精细化工领域。该方法所用的原料为芳基硼酸和单质硫粉；催化剂是金属铜盐，使用本发明提出的方法在加热搅拌条件下，反应时间为5-8小时，原料摩尔配比为芳基硼酸：单质硫1:1.5，Cu催化剂用量为芳基硼酸摩尔数的5%，在50-80^oC搅拌加热，反应5-8小时即可获得非常好的效果。本发明以无机物单质硫为硫源，与安全低毒的芳基硼酸发生偶联反应，将无机物非金属元素直接引入有机物分子中，实现了合成路线的绿色化；且反应易于操作，催化剂用量少，优于文献中的合成方法，产物分离简单，环保性好。

Description

一种合成对称二芳基二硫醚的方法

技术领域

本发明涉及有机化工及精细化工领域，特别涉及一种催化合成二芳基二硫醚的方法。

背景技术

含硫有机化合物是一类用途极广的有机合成中间体，广泛存在于新材料、有机药物及生物体的蛋白质结构中，在有机合成、制药研发、材料科学等方面有重要的应用。然而，众所周知的是，含硫化合物易与过渡金属结合，使催化剂毒化，影响催化效率，因此在很长的一段时间里，过渡金属催化的C-S键形成反应发展缓慢。探究C-S键的形成方法，一直是广大有机化学家关注的热点话题，这类研究具有重要的理论和实用价值。

环境与社会对有机合成提出了更高的要求，因此开发简便、环保、原子经济性好的的合成方法具有重要的意义。单质硫是一种非常常见、廉价、无毒的无机非金属单质。我们的策略是将无机单质直接引入有机骨架中，实现单质硫的芳基化，符合原子经济性的要求，非常的简洁环保。作为有机部分的芳基硼酸，便宜易得，低毒，易于操作。而催化剂是常见的铜盐，也是非常容易得到的。该方法是一种易于操作、高效的、后处理方便、环境友好的化学过程，在合成二硫醚类化合物中有重要的实际应用价值。

芳基二硫醚类化合物是一类重要的合成各种含硫化合物的中间体，它的化学性质稳定，易于保存，可以还原成硫酚或者与芳基卤代烃/芳基硼酸反应得到单硫醚类化合物[Taniguchi,N.;Onami,T.J.Org.Chem.2004,69,915-920;Taniguchi,N.J.Org.Chem.2007,72,1241.]，应用于材料与药物的合成中。芳基二硫醚的合成主要是通过芳基硫酚的氧化反应得到的。但是，值得注意的是，芳基硫酚都是毒性较大，且有很大臭味的物质，化学性质不稳定，不便于保存。所使用的氧化剂一般有过氧化物、重金属氧化物、砜等，不仅较难得到，毒性大，不易除去，而且会伴随过度氧化，得到副产物[Shaabani,A.;Tavasoli-Rad,F.;Lee,D.G.Synth.Commun.2005,35,571]。Tanguchi曾报道了以单质硫为原料合成芳基二硫醚的方法，其中使用了昂贵且有毒的bpy（2,2’-联吡啶），反应需要较大量的碱参与，以及金属镁或者金属铝为还原剂。比较难于操作，且得到很多的副产物，反应过程不够环保[Tanguchi,N.Tetrahedron2012,68,10510]。四川大学的周向葛教授，最近研究了卤代芳与单质硫在水相中反应得到了对称的二芳基二硫醚的产物，他是采用CuCl2催化，以1,10-菲啰啉为配体，在相转移催化剂四丁基氟化铵及碳酸铯的存在下，反应24小时实现转化的[Li,Z.;Ke,F.;Deng,H.;Xu,H.;Xiang,H.;Zhou,X.Org.Biomol.Chem.2013,11,2943.]，操作繁琐，且产生大量的无机、有机废弃物，不够环保。

本发明采用硫单质与芳基硼酸反应制备对称二芳基二硫醚类化合物，与文献中的制备方法相比，具有反应原料低毒，反应条件温和，反应时间短，催化剂便宜易得，分离提纯方便等许多优点，具有很高的应用价值。

对于我们提出的方法目前没有文献报道。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种以无机单质硫为原料，方便操作、高效催化合成对称的二芳基二硫醚类化合物的方法。

本发明一种合成对称二芳基二硫醚的方法，在溶剂中，以单质硫及芳基硼酸为原料，通过铜盐催化剂催化合成对称的二芳基二硫醚类化合物，反应条件为：在50-80oC加热的条件下，反应时间5-8小时。

所述的铜盐催化剂为常见的硫酸铜、碘化亚铜、溴化亚铜、氟化铜、氯化铜、氧化铜。

所述的催化剂用量为芳基硼酸摩尔数的5%。

所述的原料摩尔配比芳基硼酸：单质硫1：1.5。

所述的原料芳基硼酸的R为H,2-Me,3-Me,4-Me,2-OMe,3-OMe,4-OMe,4-Cl,4-Br,4-CN,4-F,4-CF₃,4-NO₂,1-萘基等。

所述的溶剂为吡啶、N,N’-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈以及甲苯，溶剂用量为2.5mL/mmol芳基硼酸。

本发明优于文献中报道的合成方法，产物分离简单，将无机非金属单质直接引入有机结构中，大大简化了C-S键形成的过程。

具体实施方式

实施例1二苯基二硫醚的合成

以硫酸铜为催化剂，催化剂用量为苯硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比为苯硼酸:单质硫1:1.5，溶剂为N,N’-二甲基甲酰胺，用量2.5mL/mmol苯硼酸，搅拌加热到50℃，反应时间为5小时。反应结束后，过滤，乙酸乙酯萃取，减压蒸馏除去溶剂，残余物用在乙醇中重结晶，得到白色固体产物。苯硼酸的转化率为100％，二苯基二硫醚的产率为95%。

实施例2二对甲苯基二硫醚的合成

以硫酸铜为催化剂，催化剂用量为4-甲基苯硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比4-甲基苯硼酸:单质硫1:1.5，溶剂N,N’-二甲基甲酰胺，用量为2.5mL/mmol4-甲基苯硼酸，搅拌加热到50oC，反应时间为5小时。反应结束后，过滤，乙酸乙酯萃取，减压蒸馏除去溶剂，残余物用在乙醇中重结晶，得到白色固体产物。苯硼酸的转化率为100％，二对甲苯基二硫醚的产率为97%。

实施例3二(2-甲基苯基)二硫醚的合成

以硫酸铜为催化剂，催化剂用量为2-甲基苯硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比2-甲基苯硼酸:单质硫1:1.5，溶剂N,N’-二甲基甲酰胺，用量为2.5mL/mmol2-甲基苯硼酸，搅拌加热到60℃，反应时间为7小时。反应结束后，过滤，乙酸乙酯萃取，减压蒸馏除去溶剂，残余物用在乙醇中重结晶，得到白色固体产物。2-甲基苯硼酸的转化率为100％，二(2-甲基苯基)二硫醚的产率为89%。

实施例4二(3-甲基苯基)二硫醚的合成

以硫酸铜为催化剂，催化剂用量为3-甲基苯硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比3-甲基苯硼酸:单质硫1:1.5，溶剂N,N’-二甲基甲酰胺，用量为2.5mL/mmol3-甲基苯硼酸，搅拌加热到60℃，反应时间为6小时。反应结束后，过滤，乙酸乙酯萃取，减压蒸馏除去溶剂，残余物用在乙醇中重结晶，得到白色固体产物。3-甲基苯硼酸的转化率为100％，二(3-甲基苯基)二硫醚的产率为95%。

实施例5二(4-甲氧基苯基)二硫醚的合成

以溴化亚铜为催化剂，催化剂用量为4-甲氧基苯硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比4-甲氧基苯硼酸:单质硫1:1.5，溶剂吡啶，用量为2.5mL/mmol4-甲氧基苯硼酸，搅拌加热到50oC，反应时间为5小时。反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，残余物用乙酸乙酯重结晶，得到白色固体产物。4-甲氧基苯硼酸的转化率为100％，二(4-甲氧基苯基)二硫醚的产率为96%。

实施例6二(2-甲氧基苯基)二硫醚的合成

以溴化亚铜为催化剂，催化剂用量为2-甲氧基苯硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比2-甲氧基苯硼酸:单质硫1:1.5，溶剂吡啶，用量为2.5mL/mmol2-甲氧基苯硼酸，搅拌加热到50℃，反应时间为5小时。反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，残余物用乙酸乙酯重结晶，得到白色固体产物。2-甲氧基苯硼酸的转化率为100％，二(2-甲氧基苯基)二硫醚的产率为88%。

实施例7二(3-甲氧基苯基)二硫醚的合成

以溴化亚铜为催化剂，催化剂用量为3-甲氧基苯硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比3-甲氧基苯硼酸:单质硫1:1.5，溶剂吡啶，用量为2.5mL/mmol3-甲氧基苯硼酸，搅拌加热到50℃，反应时间为5小时。反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，残余物用乙酸乙酯重结晶，得到白色固体产物。3-甲氧基苯硼酸的转化率为100％，二(3-甲氧基苯基)二硫醚的产率为95%。

实施例8二(4-氯苯基)二硫醚的合成

以氯化铜为催化剂，催化剂用量为4-氯苯硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比4-氯苯硼酸:单质硫1:1.5，溶剂吡啶，用量为2.5mL/mmol4-氯苯硼酸，搅拌加热到60℃，反应时间为6小时。反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，残余物用乙酸乙酯重结晶，得到白色固体产物。4-氯苯硼酸的转化率为100％，二(4-氯苯基)二硫醚的产率为95%。

实施例9二(4-溴苯基)二硫醚的合成

以溴化亚铜为催化剂，催化剂用量为4-溴苯硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比4-溴苯硼酸:单质硫1:1.5，溶剂乙腈，用量为2.5mL/mmol4-溴苯硼酸，搅拌加热到60℃，反应时间为6小时。反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，残余物用乙酸乙酯重结晶，得到白色固体产物。4-溴苯硼酸的转化率为100％，二(4-溴苯基)二硫醚的产率为93%。

实施例10二(4-氟苯基)二硫醚的合成

以氟化铜为催化剂，催化剂用量为4-氟苯硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比4-氟苯硼酸:单质硫1:1.5，溶剂乙腈，用量为2.5mL/mmol4-氟苯硼酸，搅拌加热到80℃，反应时间为7小时。反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，残余物用乙酸乙酯重结晶，得到白色固体产物。4-氟苯硼酸的转化率为100％，二(4-氟苯基)二硫醚的产率为86%。

实施例11二(4-氰基苯基)二硫醚的合成

以氟化铜为催化剂，催化剂用量为4-氰基苯硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比4-氰基苯硼酸:单质硫1:1.5，溶剂乙腈，用量为2.5mL/mmol4-氰基苯硼酸，搅拌加热到80℃，反应时间为7小时。反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，残余物用乙酸乙酯重结晶，得到白色固体产物。4-氰基苯硼酸的转化率为100％，二(4-氟苯基)二硫醚的产率为87%。

实施例12二(4-三氟甲基苯基)二硫醚的合成

以氧化铜为催化剂，催化剂用量为4-三氟甲基苯硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比4-三氟甲基苯硼酸:单质硫1:1.5，溶剂二甲基亚砜，用量为2.5mL/mmol4-三氟甲基苯硼酸，搅拌加热到80℃，反应时间为8小时。反应结束后，过滤，乙酸乙酯萃取，减压蒸馏除去溶剂，残余物用无水乙醇重结晶，得到白色固体产物。4-三氟甲基苯硼酸的转化率为100％，二(4-三氟甲基苯基)二硫醚的产率为83%。

实施例13二(4-硝基苯基)二硫醚的合成

以氧化铜为催化剂，催化剂用量为4-硝基苯硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比4-硝基苯硼酸:单质硫1:1.5，溶剂二甲基亚砜，用量为2.5mL/mmol4-硝基苯硼酸，搅拌加热到80℃，反应时间为8小时。反应结束后，过滤，乙酸乙酯萃取，减压蒸馏除去溶剂，残余物用无水乙醇重结晶，得到白色固体产物。4-硝基苯硼酸的转化率为100％，二(4-硝基苯基)二硫醚的产率为85%。

实施例14二(1-萘基)二硫醚的合成

以碘化亚铜为催化剂，催化剂用量为1-萘硼酸摩尔数的5％，原料摩尔配比1-萘硼酸:单质硫1:1.5，溶剂为甲苯，用量为2.5mL/mmol1-萘硼酸，搅拌加热到60℃，反应时间为5小时。反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，残余物用无水乙醇重结晶，得到白色固体产物。1-萘硼酸的转化率为100％，二(1-萘基)二硫醚的产率为87%。

Claims

1.一种合成对称二芳基二硫醚的方法，其特征在于在溶剂中，以单质硫及芳基硼酸为原料，通过铜盐催化剂催化合成对称的二芳基二硫醚类化合物，反应条件为：在50-80^oC加热的条件下，反应时间5-8小时。

2.根据权利要求1所述的一种合成对称二芳基二硫醚的方法，其特征在于所述的铜盐催化剂为常见的硫酸铜、碘化亚铜、溴化亚铜、氟化铜、氯化铜、氧化铜。

3.根据权利要求1所述的一种合成对称二芳基二硫醚的方法，其特征在于所述的催化剂用量为芳基硼酸摩尔数的5%。

4.根据权利要求1所述的一种合成对称二芳基二硫醚的方法，其特征在于所述的原料摩尔配比芳基硼酸：单质硫1：1.5。

5.根据权利要求1所述的一种合成对称二芳基二硫醚的方法，其特征在于所述的原料芳基硼酸的R为H, 2-Me, 3-Me, 4-Me, 2-OMe, 3-OMe, 4-OMe, 4-Cl, 4-Br, 4-CN, 4-F, 4-CF₃, 4-NO₂或1-萘基。

6.根据权利要求1所述的一种合成对称二芳基二硫醚的方法，其特征在于所述的溶剂为吡啶、N,N’-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈以及甲苯，溶剂用量为2.5 mL/mmol芳基硼酸。